Sinais e Sistemas - renatomaia.net · Sinais e Sistemas – Introdução Exemplos de sinais: Tensão ou corrente em um circuito. Vídeo. Áudio. sen(ωt). Cotação diária do dólar.

Sinais e Sistemas Sinais e Sistemas – Introdução

Renato Dourado Maia

Universidade Estadual de Montes Claros

Engenharia de Sistemas

Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia

Sinais e Sistemas – Introdução

O que é um sinal?

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Um sinal é uma função de uma ou mais variáveis,

como, por exemplo, tempo ou espaço, que veicula

informações sobre a natureza de um fenômeno físico.

EXEMPLOS

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplos de sinais:

Tensão ou corrente em um circuito. Vídeo. Áudio. sen(ωt). Cotação diária do dólar. Eletrocardiograma. Solução de uma equação diferencial. Concentração de álcool no sangue. Temperatura de uma sala. Etc...

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – Eletrocardiograma

5/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – Pressão Arterial

6/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – Índice Bovespa

7/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – IPEA: Salário Mínimo Real

8/34 24/02/2014



O que é um sistema?

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Um sistema é uma entidade que manipula um

ou mais sinais para realizar uma função,

gerando novos sinais.

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Sistema Sinais de Entrada Sinais de Saída

Diagrama de Blocos de um Sistema

.

.

.

.

.

.

EXEMPLOS

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplos de sistemas:

Um circuito Sistema auditivo. Sistema de comunicação. Sistema de controle. Neurônio (natural e artificial). Controladores Lógico Programáveis – CLPs. Transmissor. Sistema massa-mola. Válvula de controle. Etc...

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Sistema de Controle a Malha Aberta

Transdutor de Entrada

Entrada ou Referência

Junção Somadora

+ +

Processo ou Planta

+ +

Junção Somadora

Controlador

Perturbação 1 Perturbação 2

Saída ou

Variável Controlada

13/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Sistema de Controle a Malha Fechada

Transdutor de Entrada

Entrada ou Referência

Junção Somadora

+ +

Processo ou Planta

+ +

Junção Somadora

Perturbação 1 Perturbação 2

Saída ou

Variável Controlada

+

-

Controlador

Transdutor de Saída

ou Sensor

Erro ou Sinal Atuante

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Transmissor de Pressão

Sinal de Entrada: pressão

Sinal de Saída: corrente de 4 a 20 mA

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – CLP

S I N A I S

D E

E N T R A D A

S I N A I S

D E

S A Í D A

Variáveis de Processo

Variáveis Manipuladas

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Válvula de Controle

Sinal de Entrada: corrente de 4 a 20 mA

Sinal de Saída: percentual de abertura

17/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Tiristor

Sinal de Entrada: tensão/corrente

Sinal de Saída: tensão/corrente

"AC Thyristor Operation" from the Wolfram Demonstrations Project

http://demonstrations.wolfram.com/ACThyristorOperation/

Anodo

Catodo Porta

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Sistema Massa-Mola-Amortecedor (Carro)

Sinal de Entrada: “o chão”

Sinal de Saída: posição da carroceria

"Simulating Vehicle Suspension with a Simplified Quarter-Car Model" from the Wolfram Demonstrations Project

http://demonstrations.wolfram.com/SimulatingVehicleSuspensionWithASimplifiedQuarterCarModel/

19/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Um Filtro Digital (Equalizador – Áudio)

Sinal de Entrada: áudio (sinal digital)

Sinal de Saída: áudio (sinal digital)

“Filters digital signals and plays the output on your speakers”

http://www.falstad.com/dfilter/

HÁ OUTROS SINAIS/SISTEMAS ENVOLVIDOS? O QUE OCORRE PARA OUVIRMOS O SOM?

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Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Um Filtro Digital (Imagens)

21/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Circuito RC em Série (Filtro Passa-Baixas)

Sinal de Entrada: tensão da fonte

Sinal de Saída: tensão no capacitor

“RC Circuit” from SimView – TechTeach

http://techteach.no/simview/rc_circuit/index.php

22/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Um Motor DC

Sinal de Entrada: tensão de armadura

Sinal de Saída: velocidade de rotação

“DC Motor” from SimView – TechTeach

http://techteach.no/simview/dc_motor/index.php

23/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – “Pâncreas Artificial”

Medição

Atuação 24/34 24/02/2014



Modelo do Paciente Diabético

( )- ( ) - ( ) ( ) ( )

( )( ) ( ) ( )

( )( ) ( )

dG tG t I t C t p t

dtdI t

I t G t u tdt

dC tC t G t

dt

α β γ

δ ε

λ ρ

= + +

= − + +

= − − G(t) = glicose plasmática I(t) = insulina plasmática C(t) = glucagon, cortisol e catecolaminas u(t) = insulina exógena p(t) = glicose absorvida por ingestão de alimentos

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Sensor Bomba de Infusão

26/34 24/02/2014



27/34 24/02/2014



28/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Identificação de Vogais – Semana da Engenharia de 2004

Rede MLP com 10 entradas e 5 saídas

FFT: Fast Fourier Transform

29/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Classificação de Placas Automotivas

30/34 24/02/2014


Sinais e Sistemas – Introdução Classificação de Placas Automotivas

31/34 24/02/2014


Conselho (de AMIGO!)

FAÇAM UMA REVISÃO SOBRE NÚMEROS COMPLEXOS...

Sugestão de Referência

Capítulo B – Background do livro LATHI, B. P. Sinais e Sistemas Lineares. Porto Alegre: Bookman, 2007.

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Educational Matlab GUIs Demos sobre Processamento de Sinais: Convolu-

ção, Série de Fourier, Transformadas, etc...

http://users.ece.gatech.edu/mcclella/matlabGUIs/index.html

(Acesso em 24/07/2010)

Vocês já podem (devem) brincar um pouco com as demos SinDrill e ZDrill!

Caso ainda tenhamos tempo, brincaremos um pouco!

33/34 24/02/2014


Leituras No arquivo LeiturasIniciais.zip, disponível na pá-

gina da disciplina, estão os capítulos introdutórios dos seguintes livros:

HAYKIN, S., VAN VEEN, B. Sinais e Sistemas. Tradu-ção de José Carlos Barbosa dos Santos. Porto Alegre: Bookman, 2001. 668p. (Bibliografia Básica 2).

LATHI, B. P. Sinais Sistemas Lineares. Tradução de Gustavo Guimarães Parma. 2. ed. Porto Alegre: Book-man, 2007. 856p. (Bibliografia Básica 3).

HSU, H. P. Teoria e Problemas de Sinais e Sistemas. Tradução de Anatólio Laschuk. Porto Alegre: Bookman, 2004. 431p. (Bibliografia Complementar 3).

http://www.artmed.com.br

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http://www.artmed.com.br/

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